KR920000513B1 - 금속박대를 제조하기 위한 연속주조장치용 냉각드럼 - Google Patents

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내용 없음.

Description

금속박대를 제조하기 위한 연속주조장치용 냉각드럼

제1도는 본 발명에 따른 냉각드럼의 표면상에 균일하게 배치된 오목부(dimple)의 평면도.

제2도는 박대(thin strip)의 표면에 대한 오목부크기의 영향도를 나타내는 도.

제3도는 제1도의 Ⅰ-Ⅰ선에 따른 단면도.

제4도는 박대의 길이방향 균열에 대한 냉각드럼의 접촉면적비와 응고시간의 영향도를 나타내는 그래프.

제5도는 본 발명에 따른 냉각드럼이 장치되어 있는 쌍드럼형 연속주조기를 나타내는 도.

제6도는 오목부가 없는 종래의 평활한 드럼표면상에서 응고쉘의 파동형 형성(wave formation)을 전형적으로 나타내는 도.

제7도는 본 발명에 따른 오목부가 있는 드럼표면과 응고쉘과의 관계를 나타내는 도.

제8a도와 제8b도는 초기응고단계(A)로부터 후기응고단계(B)로의 응고쉘의 위치변화를 나타내는 도.

제9도는 오목부의 직경(D)와 오목부간의 거리(L)에 대한 균열지수를 나타내는 그래프.

제10도는 오목부의 직경(D)과 오목부간의 거리(L)을 나타내는 도.

제11도는 오목부의 밀도 또는 오목부의 면적비의 파동형 변동방식에 관한 일예를 나타내는 그래프.

제12a도 및 제12b도는 오목부의 밀도 또는 오목부의 면적비의 주기적 분포모양에 관한 전형적인 예를 도시하는 도.

본 발명은 금속박대를 생산하기 위한 연속주조장치용 냉각드럼에 관한 것으로, 얇은 드럼형 연속주조장치에 대해 특히 적당한 것이다.

근래에는 금속의 연속주조에 있어서, 생산원가를 저렴하게 하고 새로운 소재를 생산하기 위하여, 최종 제품의 형상에 근사한 형상을 구비한 박대가 제공되는 것이 바람직하다. 이 요구에 대하여, 많은 방법이 제안되었으며, 그중 몇몇 방법은 제조에 실용되었지만, 이들 방법중 어느것도 필요한 생산성과 박대품질을 제공할수 없었다.

박대를 제조하기 위한 이들의 연속주조법은 비교적 간단한 기계구성을 사용하는 것을 포함하는데, 이것에는 내부에 냉각시스템이 설비된 한쌍의 드럼을 사용하는 쌍드럼형, 한개의 냉각드럼을 사용하는 단일드럼형, 그리고 용탕류부(liquid metal pool)가 드럼과 벨트사이에 형성되는 드럼-벨트형등이 있다. 이들 연속주조법에 있어서, 이들 방법은 통상적인 연속주조기로 생산되어 고압연비로 열간압연되는 슬랩과는 대조적으로 후속 압연공정에서의 압연비를 최소화할수 있는 박대를 제조하기 위해 개발되었으므로, 높은 표면품질을 구비한 스트립을 안정적으로 제공하는 것이 중요하다. 두께변동과 같은 표면결함이 박대상에 존재하면, 이것은 최종제품상에 표면결함을 야기하여 제품가치에 대해 심각한 손상을 입힐수 있다.

양호한 표면품질의 주조스트립을 안정적으로 얻기 위하여 많은 방법이 연구되었다.

미지카르등의 미국특허 제 3,345,738(1967.10.10발행)에는 직접 주조에 의해 균일한 두께의 강스트립을 제조하는 방법이 개시되어 있는데, 여기에는 칠표면이 용강과 접촉되고, 그결과 강의 얇은 표피가 칠 표면상에서 응고되어 점압흔의 표면패턴이 이 표피에 분포되어 생성된다. 이 목적을 위해서, 칠 표면에는 예컨대 일군의 V-홈을 새기고 이 홈을 또다른 일군의 평행 V-홈과 교차시킴으로써 이 표면에 형성된 널(knurl)이 형성되어 있다.

그러나, 이 널이 형성된 칠표면에는 다음과 같은 중요한 결점이 있다. 이 널은 연속된 홈부분에 의해 한정되는데, 이 부분을 따라서 에어갭은 칠표면과 응고 표피 사이에 연속적으로 형성되어 균열과 같은 표면결함을 야기하는 지연응고부를 가지고 있는 연속된 표피부가 형성된다. 더욱이, 응고쉘이 단일화된다 하더라도, 압흔이 강스트립 표면에 형성되어 압연후에도 표면결함으로서 잔류하게 된다.

일본특허 공개공보 제 60-184449(공개)에는 냉각드럼이 제안되어 있는데, 이 드럼은 요철부가 형성된 원주표면(둘레표면)을 가지고 있어서 냉각드럼과 응고쉘간에 단열층으로서 에어갭이 형성된다. 이 에어갭은 냉각드럼의 냉각능을 낮추므로 용융금속은 보다 부드러운 냉각상태로 즉, 보다 천천히 냉각된다. 이러한 사실 때문에 균일한 두께가 주편폭에 걸쳐서 응고쉘이 부여되고 양호한 형상특성을 구비한 박대의 생산이 가능하게 될 것이라고 예상된다.

그러나, 본 발명자는 이러한 예상되는 작용효과가, 특정 깊이를 갖는 균일하게 배치된 요철부가 냉각드럼의 원주표면에 형성되어 초기상태로 유지된다 하더라도 얻어지지 않는다는 사실을 실험을 통해서 발견했다. 예컨대, 드럼의 원주표면상의 크거나 또는 연속적으로 배치된 요철부는 얻어진 박대의 표면위에 비평단부가 형성되게 하고, 이 비평탄부는 표면균열로 이르게되는 열응력의 집중을 조장한다. 드럼의 원주표면 위에 형성된 선형 또는 각형 개구부를 구비한 요철부로 인하여 박대에 비평탄한 표면이 초래되어, 결국 다수의 균열이 생기게 된다. 왜냐하면 응고쉘은 이와 같은 형상의 요철부의 모서리부에 기계적으로 민감하기 때문이다.

본 발명은 요약하면 다음과 같다. 본 발명의 목적은 균열과 두께의 변동이 방지되고 우수한 표면과 형상특성을 구비한 금속박대를 제조하기 위한 연속주조장치의 일부로서의 냉각드럼을 제공하는 것이다.

본 발명에 따라 상기 목적은, 용융금속과 접촉하는 주형벽의 일부를 구성하는 표면이 구비되어 있고 금속박대를 제조하기 위하여 연속주조장치에 사용되는 냉각드럼에 의해 달성되는데, 여기에서 상기 표면은 냉각드럼에 균일하게 배치되어 있고 서로 접촉하지 않는 다수의 오목부를 가지고 있고, 상기 각각의 오목부는 직경이 0.1 내지 1.2㎜인 원형 또는 타원형의 형태의 개구부를 가지고 있고, 깊이가 5 내지 100㎛이다.

본 발명에 따른 냉각드럼은 원형 또는 타원형 형태의 다수의 오목부가 형성되어 있는 표면을 갖고 있다. 응고쉘이 냉각드럼의 표면위에서 형성될 때, 이들 오목부는 오목부와 응고쉘 사이에 에어갭은 형성하는데, 이들 에어갭은 불연속적이거나 또는 서로 독립되어 있다. 이들 에어갭상의 응고쉘부는 오목부가 형성되지 않는 드럼표면위치상의 다른 응고쉘부에 비하여 비교적 서냉에 의해 형성되므로, 비교적 온도가 높고, 따라서 보다 낮은 강성을 갖고 있다. 에어갭이 불연속적이므로, 응고쉘의 강성이 보다 낮은 부분(이하 “저강성부”라 함)도 불연속적이거나 또는 서로 분리되어 있다. 저강성부는, 오목부가 있는 드럼표면 위치의 에어갭 거리보다 더 짧은 에어갭 거리를 통해서 보다 높은 냉각속도로 오목부가 없는 드럼표면 위치상에 형성된 응고쉘의 강성이 더 높은 부분(이하 “고강성부”라 함)에 의해 둘러싸여 있다. 결구 저강성부는 더 작은 크기를 가지고 있고 분리되어 있으므로, 열응력집중이 저강성부에 감소되고, 균열 발생도 이 개개의 저강성부에서 억제되며, 응고쉘의 수축에 의해 유기된 추가적인 균열은 보다 낮은 강성을 가지고 있는 부분을 지나서 뻗어나갈수 없다.

본 발명에 따른 오목부가 설치되면, 응고쉘의 전체 냉각속도가 저하되고, 전체 응고쉘의 평탄도가 개선되며, 저강성부에서 응고쉘의 비평탄함에 의해 야기된 응력집중으로 인한 역효과가 억제된다.

본 발명의 바람직한 실시예는 다음과 같다. 제5도에는 본 발명이 적용된 쌍드럼형 연속주조장치가 도시되어 있다. 용융금속은 턴디쉬(1) 또는 기타 다른 중간용기로부터 한쌍의 냉각드럼(2)과 측면둑(도시되지 않음)으로 획정된 용탕류부(3)로 부어진다. 부어진 용융금속은 열이 냉각드럼(2)에 의해 용융금속으로부터 방출됨에 따라서 냉각드럼(2)의 표면상에 냉각되어 응고된다. 냉각드럼(2)의 각각의 표면위에서 형성된 이 응고쉘들은 드럼(2)이 회전함에 따라서 밑으로 이동하고 접합점(4)에서 함께 압축되어 단일 박대(5)로 형성된 후, 이 박대는 냉각드럼(2) 사이의 공간을 통해서 앞으로 나아가게 된다. 이 박대(5)는 루핑에 의해서 핀치로울(6)쪽으로 이송된다.

서로 접촉하지 않는 다수의 오목부(11)는 용탕류부(3)에 있는 용융금속과 접촉되도록 냉각드럼(2)의 표면상에 균일하고 조밀하게 배치되며, 이 오목부(11)는 직경이 0.1 내지 1.2㎜인 원형 개구부를 가지고 있고 깊이가 5 내지 100㎛이다. 원형 개구부를 구비한 오목부(11)는 선형, 직사각형 및 평편한 개구부를 구비한 오목부와는 대조적으로 균열을 발생시키는 각이진 부분이 드럼표면의 평면에 없다. 타원형 개구부도 원형 개구부 대신에 사용될수 있다. 타원형 개구부는 단경 대 장경의 비가 0.6이상인 것이 바람직하다. 장경과 단경은 모두 0.1 내지 1.2㎜의 범위내에 있다. 본 명세서 전반에 걸쳐서 사용되는 “직경”이라는 용어는 “단경”과 “장경” 모두를 표시한다.

직경이 0.1㎜ 미만인 개구부를 구비한 오목부는 냉각에 대한 충분한 완하효과가 없고, 청소하기에 곤란하고, 흠집이 생겼거나 충격을 받았을때 또는 오물로 채워졌을때 쉽게 소실되고, 성형하기에 곤란하다. 반면에, 직경이 1.2㎜보다 큰 개구부를 구비한 오목부는 미소한 균열을 야기하고 박대에 다수의 미세한 돌기를 형성하는 경향이 있다.

오목부의 깊이가 5㎛ 미만일때, 오목부에 형성된 에어갭의 단열효과는 극히 작다. 더욱이 용융금속은 오목부바닥과 접촉하여 신속히 응고하므로, 박대상에 다수의 미세한 돌기가 형성되어 최종제품의 품질에 바람직하지 않은 결과가 초래된다.

오목부의 깊이가 100㎛보다 깊을때, 개구부의 직경이 1.2㎜ 미만이면, 추가적인 효과는 얻어지지 않지만 드럼표면의 인성이 저하되어 드럼표면의 마모량이 증대된다.

제2도에는 박대의 표면에 대한 오목부의 개구부의 직경과 오목부의 깊이의 영향도가 도시되어 있다.

제2도는 영역(A)에 해당하는 개구직경과 깊이를 갖고 있는 오목부가 형성된 냉각드럼을 사용하여 박대를 주조할때, 얻어지는 박대는 비교적 평활한 표면을 갖고 있으며 오목부에 의한 역효과는 관찰되지 않은다. 영역(B 또는 C)의 오목부가 형성된 냉각드럼을 사용하면, 충분한 에어갭이 확보될수 없고 부드러운(완만한) 냉각효과는 얻을수 없으므로, 그 결과 얻어지는 스트립은 강냉각된 스트립에서 전형적으로 발견되는 오목함과 연속적인 균열을 갖게 된다. 영역(D)의 오목부가 형성된 냉각드럼에 대해서, 용융금속은 오목부를 채우고 드럼표면상의 오목부의 모양이 주조스트립 표면위에 전사되어, 후속하는 압연 공정후에도 결함으로서 보유된다. 영역(E)의 오목부가 형성된 냉각드럼은 영역(A)의 오목부가 형성된 냉각드럼의 것과 필적할만한 스트립 표면으로 귀결되지만, 오목부의 형상이 주조중에 변화하므로, 장기간의 주조가 성공적으로 수행될 수 없다.

본 발명에 따른 냉각드럼은 직경이 0.3 내지 0.7㎜인 개구부를 가지고 있고 깊이가 10 내지 30㎛인 오목부가 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 오목부의 형상과 분포방식은 원하는 에어갭의 형성에 크게 영향을 미치므로, 오목부를 가공할 때 높은 정밀도가 필요하다. 본 발명에 따른 오목부는 통상의 기계가공 대신에 에칭, 방전가공, 플리즈마가공, 전자비임가공, 레이저비임가공등에 의해 형성되는 것이 바람직하다.

제3도에는 제1도의 Ⅰ-Ⅰ선에 따른 단면도가 도시되어 있으며, 오목부가 그 위에 상기와 같은 가공방법에 의해 형성된 냉각드럼의 표면영역이 도시되어 있다. 냉각드럼(2)은 그 위에 니켈도금층(13)이 형성된 합금강으로 이루어진 슬리브(12)를 가지고 있고, 오목부(11)는 상기한 성형방법중 임의 방법으로 이 층(13)상에 형성된다. 오목부(11)에 대향하는 슬리브(12)의 이면은 수냉된다.

차후의 응고단계 즉, 응고쉘이 어떤 정도로 성장했을때, 냉각드럼(2)의 표면상에 형성된 이 쉘(15)은 오목부(11)가 있는 부분에서는 에어갭을 통해서 드럼(2)의 표면을 대향하고 오목부(11)가 없는 드럼부분에서는 드럼(2)의 표면과 직접 접촉하게 된다. 이들 에어갭은 전술한 완만한 냉각효과를 발생시킨다. 이러한 상황때문에, 드럼(2)의 전체 원주 표면적에서 에어갭에 의해 점유된 면적비 또는 전체 냉각드럼의 표면적에 대한 응고쉘(15)의 접촉면적비를 조정함으로써 냉각드럼(2)의 냉각능을 제어하는 것이 가능하다.

제4도에는 냉각드럼(2)의 전체 원주표면적에 대한 응고쉘(15)의 접촉면적비와, 용융금속이 드럼(2)과 처음 접촉할때부터 용융금속이 드럼(2)로부터 분리되는때까지 경과된 시간 또는 응고시간에 대하여 길이방향 균열의 발생을 도시하고 있다. 응고시간이 길수록 분리될 때 박대의 두께는 더 두꺼워진다. 응고시간에 대해, 제4도의 빗금친 영역에 해당하는 접촉면적비로 오목부가 형성된 냉각드럼(2)을 사용함으로써 원하는 두께를 확보하면서 건전한 표면성상을 갖는 박대를 생산하는 것이 가능하다. 비교적 보다 두꺼운 스트립을 원한때는, 보다 긴 응고시간이 필요하고, 결국 스트립의 표면온도는 저하된다. 제4도의 영역(A)에 의해 도시된 것처럼 이 온도저하로 인한 열수축은 스트립 표면위에 높은 인장응력을 유도하여 스트립 표면의 비교적 약한 부분에서 균열을 야기한다. 비교적 두꺼운 스트립의 생산시에 이러한 균열을 방지하기 위하여, 보다 낮은 접촉면적비가 영역(B)에 도시된 것처럼 선택되어, 박대로부터 드럼표면으로 전해지는 열량이 감소되고 스트립의 부드러운 냉각(mild cooling)이 확보된다. 이러한 사실은 스트립 표면온도의 큰 하락을 배제하고 스트립 표면의 열수축을 감소시키며 균열발생을 방지한다. 그럼에도 불구하고, 영역(C)에 도시된 것처럼, 접촉면적비가 너무 작으면, 박대는 드럼에서 나올때 그것의 전체 표면에 걸쳐서 충분한 강도를 갖지 못해서 그 자체로 파단을 방지할수 없다.

본 발명에 따른 오목부(11)가 형성된 냉각드럼(2)을 사용하여 박대를 생산하는 동안, 산화물, 불순물 및 기타 이물질이 종종 오목부(11)위에 부착되거나 퇴적될 수 있으므로 오목부에 의한 효과는 저하된다.

소재솔(7)은 오목부(11)뿐만 아니라 드럼표면의 기타 다른 표면부에 부착된 부착물을 제거하기 위하여 냉각드럼 표면을 대향하여 설치되는 것이 바람직하다. 주로 지르콘, 알루미나 등으로 구성된 드럼피복물질이 더욱 스트립의 표면품질을 개선하고 드럼수명을 연장하기 위하여 드럼코우터(8)에 의하여 드럼의 청정화된 표면에 도포되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 냉각드럼은 박대의 균열발생을 방지할수 있는데, 특히 100㎜ 이상인 큰 크기의 균열을 방지할수 있다. 이러한 균열은 전술한 종래기술의 냉각드럼을 사용해서 종래 박대를 제조할때 불가피한 것으로서 최종제품의 품질에 유해하다.

본 발명에 따른 냉각드럼은 오목부의 개구부 직경과 오목부간의 거리를 적절한 범위로 더욱 제어함으로써 보다 작은 크기의 균열도 방지할 수 있으므로 최종 제품의 품질을 더욱 개선할수 있다.

본 발명의 보다 유리한 실시예에 따라, 이러한 사실은 용융금속과 접촉하는 주형벽의 일부를 구성하는 표면이 구비되어있고 금속박대를 제조하기위하여 연속주조장치에 사용되는 냉각드럼에 의해 달성될수 있다. 여기에서 상기 표면은 서로 접촉하지 않으며 그 위에 균일하게 배치된 다수의 오목부를 가지고 있고, 이 각각의 오목부는 직경이 0.1 내지 1.2㎜인 원형 또는 타원형의 개구부를 가지고 있고 깊이가 5 내지 100㎛이고, 이들 오목부는 오목부의 직경(D)과 오목부간의 거리(L)가 하기식으로 표시된 관계를 갖도록 배치되어 있다.

제6도에는 오목부가 없는 통상의 냉각드럼의 평활한 표면상에서 응고쉘의 성장이 개략적으로 도시되어 있다.

용융금속(102)은 냉각드럼(1)의 원주표면과 접촉하여 드럼(1)을 통해서 열이 방출됨으로써 냉각되어 응고쉘(103)이 형성된다. 보다 높은 냉각효과를 받는 위치의 응고쉘은 보다 빠르게 성장하여 비교적 보다 두꺼은 쉘(103a)을 형성하고, 보다 낮은 냉각효과를 받는 위치의 응고쉘은 보다 천천히 성장하여 비교적 보다 얇은 쉘(103b)을 형성한다. 이 보다 얇은 쉘은 보다 두꺼운 쉘에 비해서 더 낮은 강도를 갖고 있으므로 보다 얇은 쉘(103b)에서 응력집중이 발생한다. 보다 두꺼운 쉘(103a)의 응고수축으로 인하여 보다 얇은 쉘(103b)은 드럼으로부터 떨어지도록 끌어 당겨지므로, 에어갭(104)이 드럼표면과 쉘(103) 사이에 형성된다. 이들 에어갭은 단열층으로서 작용하여 보다 얇은 쉘(103b)의 성장속도를 더욱 저하시키므로, 작은 크기의 균열을 포함하는 균열이 이와 같은 얇은 쉘(103b)에서 발생하게 된다.

본 발명의 보다 유리한 실시예에서, 보다 작은 크기의 균열을 포함하는 균열발생도 응고쉘과 에어갭 사이의 상호관계를 합리화하기 위하여 오목부의 개구부 직경과 오목부간의 거리를 제어함으로써 방지될수 잇다.

이 응고쉘과 에어갭간의 최적 관계는 다음 조건하에서 얻어진다:

A) 용융금속과 드럼표면의 초기 접촉시, 초기에 응고된 쉘이 제7도에 도시된 것처럼 가장자리 “C”에 의해 구속되면서 용융금속은 그것의 표면인장에 인하여 오목부속으로 활모양으로 휘어져서 균일한 냉각이 확보된다.

B) 제7도에 도시된 것처럼, 에어갭(“a”와“b”)이 오목부 “P”와 이웃하는 둔덕 “Q”상에 각각 형성되어 완만한 냉각이 확보되고, 이로써 열적 비틀림에 의해 유도된 응력이 완하된다.

C) 응고가 어떤 정도까지 진행한 후에 제8a도에 도시된 것처럼, 부드러운 냉각에 의해 활처럼 휘어진 용융금속으로부터 초기 응고중에 형성된 휘어진 쉘부분 “x”는 이웃하는 쉘 “y”에 비하여 그것의 높은 온도 때문에 보다 낮은 내변형성을 가지고 있고, 온도가 더욱 하강됨으로 인한 열수축 때문에 화살표로 도시된 방향으로 쉘 “y”에 의해 연속적으로 인장되어 결국 제8b도에 도시된 것처럼 평활한 쉘표면이 형성된다.

제9도에는 오목부의 직경(=개구직경)(D)와 오목부 사이의 거리(L)간의 관계가 도시되어 있고, 여기에서 D와 L은 제10도에 도시된 방식으로 오목부 “P”에 대해 측정되었다.

지극히 적은 직경(D＜0.1㎜, 제9도, 영역 Ⅰ)을 갖고 있는 오목부에 대해서, 용융금속은 오목부속으로 활처럼 휘어져 들어갈수 없으므로, 용융금속과 드럼표면과의 접촉을 불량해지고 따라서 이 오목부는 응고쉘을 충분히 구속하지 못하고 이 때문에 드럼표면으로부터 응고쉘이 분리되어 응고쉘은 균일하게 냉각될수 없다. 결국, 오목부의 작용효과를 얻을수 없다.

오목부의 직경(D)이 극단적으로 클때 (D＜1.2㎜, 제9도 영역 Ⅱ), 이 직경은 오목부가 없는 평활한 드럼표면상에서 형성되는 에어갭의 크기보다 크기 때문에 제7도의 작은 에어갭 “a”대신에 큰 에어갭이 개개의 오목부내에 형성되고 활처럼 휘어진 용융금속은 오목부내에 잔류하려는 경향이 있다. 이 때문에 균일하게 분산된 작은 에어갭이 제공될수 없고 응고쉘의 균일한 냉각이 확보되지 않으므로, 오목부의 완만한 냉각효과를 얻을수 없다.

유사한 상황이 지극히 큰 오목부간의 거리(L＞1.2㎜, 제9도, 영역 Ⅲ)에 의해 생길수 있는데, 여기에서 오목부간의 거리(L)는 오목부가 없는 평활한 드럼표면상에서 형성되는 에어갭의 크기보다 크기때문에 제7도의 작은 에어갭 “b” 대신에 큰 에어갭이 오목부를 둘러싸고 있는 둔덕상에 형성된다.

이러한 사실 때문에 균일하게 분산된 작은 에어갭이 제공될수 없고 응고쉘의 균일한 냉각이 보장되지 않으므로, 결국 오목부의 작용효과를 얻을수 없다.

그러므로, 오목부의 작용효과를 얻기 위해서, 오목부의 직경(D)과 오목부간의 거리(L)는 3개의 파선에 의해 제9도에 도시된 것처럼 하기 조건에의 표시된 범위내에 해당되어야 한다.

더욱이, D＜0.5㎜의 영역에서, 용융금속은 오목부내로 활처럼 구부러져 들어가기가 곤란하고 오목부의 가장자리에 의한 응고쉘의 구속력이 매우 미약하다. 또한 오목부간의 거리(L)가 클때, 오목부에 의한 응고쉘의 구속은 더욱 미약해져서 차후의 응고단계에서의 쉘의 수축으로 인하여 오목부로부터 쉘의 분리가 유발되고, 쉘의 균일한 냉각이 유지되지 않는다. 제9도의 영역(Ⅳ)에 상당하는 조건 L＞1.4D+0.5(제9도의 상부실선) 하에서 이러한 현상이 발생한다는 사실은 실험을 통해서 입증되었다. 결국, D와 L의 이러한 영역에서, 오목부의 작용효과는 얻을수 없다.

오목부간의 거리가 지극히 작을때, 용융금속은 오목부를 둘러싸는 둔덕과 너무 밀접하게 접촉되어 제7도의 에어갭 “b”는 형성되지 않는다. 이 때문에 균일하게 분산된 작은 에어갭이 제공될수 없다. 이러한 현상이 제9도의 영역(V)에 상당하는 조건 L＜0.05D+0.1(제9도의 하부실선) 하에서 발생한다는 사실은 실험을 통해서 입증되었다. 결국 D 와 L의 이러한 영역에서, 오목부의 작용효과는 얻어질수 없다.

상술한 조건을 요약하면, 다음 관계가 오목부의 작용효과를 얻기 위해 요구된다.

이러한 관계에 의해 특정된 오목부를 구비한 냉각드럼을 사용하는 연속주조에 의하면, 드럼의 원주표면에서 응고쉘의 성장방식의 규제되어 작은 크기의 균열조차도 없고 고급품질을 구비한 박대가 제공된다.

이 유리한 실시예에 따른 냉각드럼의 실용적인 적용예를 이하에 기술한다.

한쌍의 드럼(1)이 설치된 통상의 쌍드럼형 연속주조장치를 사용하였다. 용융금속을 이들 드럼(1) 사이에 부어서 용탕류부를 형성하고 각각의 드럼표면상에서 성장한 응고쉘을 압축하여 접합점에서 박대를 형성하였다.

용융금속은 스테인레스강의 화학적 조성을 가지고 있었고, 이 용융금속을 1500℃의 온도에서 부었다. 주조속도는 65m/min이었고 두께 2.4㎜ 폭 800㎜인 박대를 제조하였다.

이렇게해서 얻은 박대의 균열발생은 오목부직경(D)와 오목부간의 거리(L)에 대하여 관찰하였다. 그 결과를 제9도에서 도시하였는데, 여기에서 균열지수에 있어서 기호 “O”는 1㎝/m 이하를 “△”는 20㎝/m 미만을, “x”는 20㎝/m 이상을 표시한다; 이 균열지수는 주조방향에서 박대의 단위길이(1m)에 대해 관찰된 길이방향 균열의 총길이(㎝)이다.

이 결과는 균열이 본 발명의 유리한 실시예에 따른 D와 L의 영역내에서는 실질적으로 발생하지 않는다는 사실을 보여준다.

균열발생을 최소화하기 위한 D와 L의 가장 유리한 영역은 0.3

D

0.7㎜와 0.5

L

0.9㎜이다.

본 발명에 따른 또다른 실시예도 상술한 실시예와 같은 정도까지 작은 크기의 균열을 포함하는 균열발생을 방지할수 있다.

이것은 본 발명에 따라, 용융금속과 접촉하는 주형벽의 일부를 구성하는 표면이 구비되어있고 금속박대를 제조하기 위하여 연속주조장치에 사용되는 냉각드럼에 의해 달성되는데, 여기에서 상기 표면은 그위에 균일하게 분포되어 있으며 서로 접촉하지 않는 다수의 오목부를 구비하고 있고, 상기 각각의 오목부는 직경이 0.1 내지 1.2㎜인 원형 또는 타원형의 개구부를 가지고 있고 깊이는 5 내지 100㎛이다. 상기 오목부는 상기 표면위의 오목부의 밀도가 파동방식으로 드럼의 축방향 및/또는 드럼의 둘레방향(원주방향)을 따라서 주기적으로 변화하도록 배치되어 있으며, 이 파동형 주기적 변화는 드럼표면상에서 오목부에 의해 점유된 면적의 최고 및 최저 퍼센트간의 차로 표시한 10 내지 30%의 파고와 5 내지 40㎜의 파장(주기)을 가지고 있다.

이 실시예는 응고중에 변태가 발생하는 JIS SUS 304와 같은 강스트립의 전형적인 작은 크기의 균열을 포함하는 균열을 방지하는데 특히 유효하다. 이들 강에 있어서, 마크로적 응력집중이 분산되고 비교적 큰크기의 균열발생이 드럼표면위에 균일하게 분포된 오목부에 의해 방지되지만, 미크로적 관점에서 작은 크기의 균열은 응고쉘의 주기적인 작은 파동(기복)(약 10 내지 50㎜) 때문에 발생하는데, 이것은 스테인레스강의 텔타-대-감마 변태응력에 의해 유발되다고 생각된다.

응고쉘의 파동형 변형과 작은 크기의 균열발생을 억제하기 위하여, 냉각드럼 표면상에서 성장하는 두꺼운 응고쉘과 얇은 응고쉘의 주기적 발생이 제어되도록, 오목부가 냉각드럼상에 주기적으로 배치된다.

오목부가 밀도의 파동형 변화는 응고쉘의 파동형 변형이 전술한 것처럼 대부분 10 내지 50㎜의 파장을 가지고 있기 때문에 5 내지 40㎜의 파장을 가져야 한다. 오목부를 주기적으로 분포시킴으로서 이 변형파동을 억제하기위하여, 오목부의 밀도변화의 적어도 두 파동의 오목부가 없는 평활한 드럼표현 위에서 발생하는 응고쉘 변형의 단일 파동내에 존재하여야 한다.

오목부의 밀도의 파동형 변화도 드럼표면상에서 오목부에 의해 점유된 면적의 변화로 표시한 10 내지 30%의 파고를 가져야 하는데, 왜냐하면 이 범위를 벗어난 파고 즉 면적퍼센트의 변화는 보다 덜 효과적이기 때문이다. 즉, 이 변화가 소정범위보다 크거나 작으면 오목부밀도의 주기적 변화의 효과가 저하된다. 파장(W)과 파장(h)는 제11도에 도시된 것처럼 주로 정현곡선형의 관계에 있지만 기타 다른형의 연속함수도 채택될수 있다는 것이 실험을 통해 입증되었다.

제12a도와 제12b도에는 드럼의 원주 표면상에 설치된 오목부 분포모양의 예가 도시되어 있다. 드럼이 축은 이 도면에서 좌에서 우로 횡단하는 선에 있다. 제12a도에 있어서, 오목부의 면적퍼센트는 냉각드럼의 축방향과 둘레방향에서 20㎜의 주기(파장)와 30%의 최고 퍼센트와 15%의 최저 퍼센트 사이에서의 15%의 면적퍼센트 변화(파고)로 변환한다.

오목부의 면적퍼센트는 다음과 같이 정의한다. 적어도 일 주기의 오목부의 면적 퍼센트 변화를 포함하는 면적내에서, 측정점을 1㎜간격으로 설정한다. 오목부에 의해 점유된 면적퍼센트는 하나의 선정된 측정점을 둘러싸는 2㎜×2㎜의 연속면적에서 측정된다. 이렇게하여 측정된 값이 선정된 측정점에 대한 오목부의 면적퍼센트로서 정의된다. 측정과정은 이미지처리 장치 또는 그 유사한 것으로 수행된다.

제12b도에서, 오목부의 면적퍼센트는 드럼축 방향에서 15㎜의 주기와 40%의 최고퍼센트와 10%의 최저퍼센트 사이에서의 30%의 면적퍼센트 변화로 변동된다. 둘레방향의 변동에 대해서, 비교적보다 큰 면적퍼센트의 수개의 영역이 작은 면적퍼센트의 영역이 연속하는 것을 피하기 위해 삽입된다. 이 삽입은 오목부의 효과를 얻는데 필수적인 것은 아니다. 면적퍼센트의 미소한 변화가 둘레방향으로 또한 제공된다.

제12a도와 제12b도에 있어서, 오목부는 직경이 0.5㎜인 원형의 개구부를 가지고 있고 깊이가 30㎛이다.

전술한 제1 유리한 실시예에서와 같은 동일한 과정에서, 스테인레스강의 박대는 본 발명이 제2 유리한 실시예에 따라 오목부가 이들 주기적 분포 방식으로 형성된 냉각드럼을 통합시킴으로써 생산된다.

이 스트립에 대해서 측정된 균열지수는 표 1에 요약되어 있는데, 여기에는 오목부가 없는 평활한 드럼과 오목부가 균일하게 분포되어 있으나 제1 또는 제2 실시예의 조건을 만족시키지 못하면서 형성된 드럼을 사용해서 생산된 두 박대에 대한 결과도 포함되어 있다.

[표 1]

표 1로부터 평활한 냉각드럼을 사용하여 연속주조된 첫번째 박대는 큰 균열을 포함하는 다수의 균열이 있다는 사실을 알수 있다. 두번째 박대는 직경이 0.5㎜인 원형개구부를 가지고 있고 균일하게 분포되어 있고 서로 접촉하지 않고 깊이가 30㎛인 오목부가 형성된 냉각드럼을 사용하여 본 발명에 따라 생산되었다. 이 두번째 드럼은 평활한 드럼으로 생산된 첫번째 스트립에 대비하여 균열지수를 십분의 일이하로 저하시켰지만, 소수의 작은 균열은 스크립상에 아직 존재하였다. 셋째번과 넷째번의 박대 제12a도와 제12b도에 도시된것처럼 주기적으로 분포된 오목부가 형성된 냉각드럼을 사용하여 제2 실시예에 따라 각각 생산되었다.

이 박대들은 실질적으로 균열이 없었다. 그러므로, 이 오목부의 밀도의 주기적 분포는 균열발생을 억제할수 있고 박대품질을 개선할수 있다는 것은 의심할 여지없이 당연하다.

Claims (6)

1. 용융금속과 접촉하는 주형벽의 일부를 구성하는 표면이 구비되어 있고, 금속박대를 제조하기 위하여 연속주조장치에 사용되는 냉각드럼에 있어서, 상기 표면은 그 위에 균일하게 배치되어있고 서로 접촉하고 있지 않는 다수의 오목부를 가지고 있고, 상기 각각의 오목부는 직경이 0.1 내지 1.2㎜인 원형 또는 타원형의 개구부를 각각 구비하고 있고 깊이가 5 내지 100㎛인 것을 특징으로 하는 냉각드럼.
2. 제1항에 있어서, 상기 개구부는 0.6 이상의 단경 대 장경비를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 냉각드럼.
3. 제1항에 있어서, 상기 각각의 오목부는 직경이 0.3 내지 0.7㎜인 원형 또는 타원형의 개구부를 가지고 있고, 깊이가 10 내지 30㎛인 것을 특징으로 하는 냉각드럼.
4. 제1항에 있어서, 상기 오목부가 상기 직경(D)과 오목부간의 거리(L)가 다음식으로 표시된 관계를 갖도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 냉각드럼.

   
5. 제4항에 있어서, 상기 직경(D)은 0.3 내지 0.7㎜이고 오목부간이 상기 거리(L)는 0.5 내지 0.9㎜인 것을 특징으로 하는 냉각드럼.
6. 제1항에 있어서, 상기 오목부는 상기 표면상의 오목부의 밀도가 드럼의 축방향과 드럼의 둘레방향을 따라서 파동방식으로 주기적으로 변화되도록 배치되어있고, 이 파동형 주기적 변화가 5 내지 40㎜의 파장과 상기 드럼표면상에서 상기 오목부에 의해 점유된 면적의 최고퍼센트와 최저퍼센트간의 차로 표시한 10 내지 30%의 파고를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 냉각드럼.

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